基于MSP430单片机的实验平台硬件设计

论文总字数：16888字

摘 要

随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能.微机原理是电气专业的专业基础课之一，课程涉及的知识非常的多，不太容易理解和掌握，为了更好的学习微机原理，更好的掌握与硬件相关的知识，特根据电力系统的特点，设计一个适合学习电力人员的实验平台开发板是为初学者了解和学习系统的硬件和软件，同时部分开发板也提供的基础集成开发环境和软件源代码和硬件原理图等。常见的开发板有51、ARM、FPGA、DSP开发板。本课题基于TI公司的MSP430F6638进行设计。

关键词：MSP430F6638；实验平台；硬件设计；

The hardware design based on MSP430 SCM experiment platform

Abstract

With the development of integrated circuit, MCU continues to move fast, high performance direction ,from 4, 8 to 16 bit MCU development, 32 bit microcontroller. SCM is mainly used to control, its applications in all walks of life, to the space shuttle, refrigerator, color TV from daily life, can. It can provide single-chip microcomputer principle is one of the professional basic course of electric specialty, curriculum related knowledge very much, is not so easy to understand and grasp, in order to better study the principle of microcomputer, a better grasp of hardware related knowledge, especially according to the characteristics of the power system, the design of a suitable power staff learning experimental platform development board for beginners to understand and learn the system hardware and software based, integrated development environment and development board and also provide software and hardware schematics and source code. There are 51 common development board, ARM, FPGA, DSP development board. This topic is designed based on MSP430F6638 TI.

Keywords: MSP430F6638; experimental platform; hardware design;

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 何谓单片机 1

1.2 MSP430系列单片机的发展过程及使用方向 2

1.3 本课题的研究内容 3

第二章 主芯片MSP430F6638IPZR的介绍 4

2.1单片机MSP430F6638IPZR的工作特性 4

第三章 系统硬件设计 6

3.1 温度传感器 6

3.2 温度测量部分 7

3.2.1 I2C总线协议 7

3.2.2 TMP006简介 8

3.3 AD转换部分 8

3.4 数据显示部分 10

3.5 电源部分 13

3.6 电动机驱动部分 14

3.7 继电器电路 15

3.8 按键设计 16

3.9 指示灯电路 16

3.10 报警电路 18

第四章 使用 ALTIUM DESIGNER构建课题原理图 19

第五章 使用 ALTIUM DESIGNER对课题进行PCB封装 20

谢辞 21

参考文献 22

第一章 引言

1.1 何谓单片机

单片微机是早期由Single Chip Microcomputer翻译而来的，反映了早期单片微机的本质和形态。单片微型计算机简称单片机（Single Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcomputer Unit）。单片机是将计算机的基本的各个器件微型化，让它们集中在一块微小的芯片上。片内含有RAM、串行I/O、ROM、中断控制、定时器/计数器、系统时钟并行，CPU、I/O、及总线等。

随后，根据需要突出的控制功能和面向的所需的对象，在单片机内集成了许多外设接口和外围电路等其他硬件，打破了传统意义的计算机一般结构，发展成microcontroller的结构体系，目前为止国外已普遍将之称为微控制器MCU（Micro Controller Unit）。根据它完全作嵌入式应用的原理，故我们又称为嵌入式微控制器。

言而总之，单片机是一种比较全面的集成芯片，采用集中式规模技术把具有数据分析，储存读取修改等处理能力(如程序的算术类型运算，系统逻辑方面的运算、数据的输入输出、中断处理)的CPU微型中央处理器，随机存取各类数据的储存器RAM，只能够读取数据的ROM储存器，输入输出电路，也许还包括计数定时器，SCI多串行口通信端，显示系统的驱动电路(LCD运行电路或LED工作电路)，PWM形态的脉宽调制电路，模拟各种电路系统的转换器及A/D模数转换器等电路有序且有规范的放置到一块硅芯片上，构成一个个体体积虽然很小但功能与作用都相对完善的计算机系统。这些电路能在电脑软件的人为控制下有目的有效率有准确性的完成系统程序构造者事先规定的系统任务。 从这一点可以看出，完整的单片机有着单一的小型处理器芯片所不具备的一些适应特殊要求或者全方位型任务的功能，它可独立地完成现代人类所期待向往的智能化控制功能，这就是单片机一个最为重要的的优势特点，但是单片机在某些方面与单板机又会有一些不同之处，首先单片机芯片在没有被开发者赋予特殊的功能程序前，其只能被看作是一种拥有一些功能的大规模形式的集成电路，接着，如果当开发者为它编写了一些具有特殊含义与功能的程序后，它就会华丽变身为一个小体积、多功能，多系统的微型计算机控制系统。由此可见，单片机在人类社会的处理运用只是属于某种或多种芯片类型组合的应用，这样，如果用户希望运用某一种或者几种芯片，从而达到某一功能目的时，那么用户就需要详细的了解单片机主要芯片的结构构造和指令系统工作的原理要求以及其它一些辅助集成电路的设计理论与设计要求。然后用这钟具有特殊功能的芯片设计程序系统，从而使整体的芯片模板拥有特殊的能够被我们所接受的功能。一如前段所言对于不同的设计，不同的产片，要选用具有不同工作特性的单片机，同时对于同一种单片机或许需要编写不同作用的工作程序。不同公司生产的不同种类的单片机有着不同表现形式的硬件方面的特点和表现在软件方面的特征，可以理解为它们的功能作用在某些方面都会有一定程度的区别，硬件方面的表现形式特征一般都由单片机主芯片的内部结构而决定，所以当用户要使用某种单片机完成指定的工作任务时，一般都需要详细的认知到选择的某型号产品是否具备能够完美的完成函待解决的任务的能力和适应系统整体工作需要的特性指标。上述所说的的技术特征一般情况下包括功能作用特性、系统控制特征和芯片的电气工作特性等，单片机芯片的这些特征信息一般都需要从研发生产厂商的技术使用规范中寻找。软件方面的表现特征是指系统指令方面的特性和对芯片开发，改造的支持环境，系统的指令特性通俗的来说就是我们熟知的单片机的寻址方式。

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